α-芳基甘氨酸是很多天然产物及药物分子的重要结构单元。然而，传统的化学合成方法存在收率低、立体选择性差及有毒氰化物的使用等问题，现有的生物合成方法则受限于原料不易获得及合成步骤多。

针对这一挑战，中国科学院天津工业生物技术研究所朱敦明、吴洽庆研究员带领的生物催化与绿色化工研究团队开发了一条从甲醛和芳香族醛出发的多酶级联反应路线。该路线整合了苯甲醛裂解酶催化的羟甲基化反应、半乳糖氧化酶催化的氧化反应以及氨基酸脱氢酶催化的还原胺化反应。通过对关键氧化酶进行蛋白改造，获得催化效率显著提升的突变体，实现了中间体苯甲酰甲酸的高效合成，产物分离收率为80%，时空产率高达6.0 g·L⁻¹·h⁻¹。在此基础上，构建了一锅多酶反应体系，直接从甲醛、芳香醛和氯化铵出发，实现了对映选择性互补α-芳基甘氨酸的高效合成，产物对映体选择性>99% ee，分离收率为62%-90%。该研究首次实现了从C1分子甲醛出发不对称合成高价值α-芳基甘氨酸，为手性非天然氨基酸的绿色生物制造提供了新的可行路径。

该研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项、天津市科技计划项目、国家自然科学基金、中国博士后科学基金和合成生物学海河实验室颠覆性创新（人才）类项目的支持。相关研究成果近日发表在ACS Catal.期刊上，天津工生所博士后李宇为该论文第一作者，朱敦明研究员、吴洽庆研究员和姚培圆研究员为该论文的通讯作者。

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一锅级联反应合成手性α-芳基甘氨酸